(57)【要約】【課題】パンタグラフの中心点を高速に検出することにある。【解決手段】上下に移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にて前記パンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの上下移動に伴い前記パンタグラフの中心点が画像上で移動する直線軌跡を予め求めておき、入力画像を画像認識して前記パンタグラフの中心点を求める際に、前記パンタグラフの中心点が前記直線軌跡に乗るように補正することを特徴とする。【選択図】        図１
2005121406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にて前記パンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの上下移動に伴い前記パンタグラフの中心点が画像上で移動する直線軌跡を予め求めておき、入力画像を画像認識して前記パンタグラフの中心点を求める際に、前記パンタグラフの中心点が前記直線軌跡に乗るように補正することを特徴とする画像処理によるパンタグラフ検出装置。
【請求項２】
移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にて前記パンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの移動に伴い前記パンタグラフの中心点が画像上で移動する直線軌跡を予め求めておき、入力画像を前記直線軌跡に沿って画像認識して前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする画像処理によるパンタグラフ検出装置。
【請求項３】
上下に移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にて前記パンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記パンタグラフの上下移動に伴う2つの前記認識対象点の画像上のそれぞれの直線軌跡を求め、これらの直線軌跡の交点を求め、前記交点と前記パンタグラフの中心点を結ぶ第三の直線を求め、入力画像からパンタグラフの中心点を求める際に、入力画像を直接認識して得られた前記パンタグラフの中心点を前記第三の直線に乗るように補正することにより、前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする画像処理によるパンタグラフ検出装置。
【請求項４】
移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にてパンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記認識対象点をそれぞれ含む小領域を認識対象画像として登録するとともに、前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の関係を予め計算記憶し、前記パンタグラフの移動に伴う前記認識対象点に対するそれぞれの直線軌跡を予め計算し、入力画像より前記パンタグラフの位置を認識する際に、それぞれ前記直線軌跡に沿って前記小領域について画像認識を行うことにより、前記認識対象点の位置を求め、予め求めた前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点との位置関係にもとづいて、前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする画像処理によるパンタグラフ検出装置。
【請求項５】
移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にてパンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記認識対象点をそれぞれ含む小領域を認識対象画像として登録するとともに、前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の関係を予め計算記憶し、入力画像を認識して前記パンタグラフの中心点を求め、予め計算した前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の位置関係に基づいた位置で前記小領域について画像認識を行うことにより、前記認識対象点を求め、求めた認識対象点の位置より前記パンタグラフの中心点を補正することを特徴とする画像処理によるパンタグラフ検出装置。
【請求項６】
移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にてパンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記認識対象点をそれぞれ含む小領域を認識対象画像として登録するとともに、前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の関係を予め計算記憶し、入力画像より前記パンタグラフの位置を認識する際に、前記小領域について画像認識を行うことにより、前記パ認識対象点を求め、予め計算した前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の位置関係に基づいた前記パンタグラフ中心点付近に制約して画像認識を行うことにより、前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする画像処理によるパンタグラフ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パンタグラフが映るように電車に設置されたＩＴＶカメラの映像から、画像処理によりパンタグラフを検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像処理によりパンタグラフを検出する技術（特許文献１、特願２００２−１５１８４０号参照）において、パンタグラフ検出は、映像と予め登録されたパンタグラフのパタンとのパタンマッチより検出している（特許文献２参照）。
斯かる技術では、カメラがパンタグラフの正面に設置する場合、１つのパンタグラフモデルのパタンマッチでパンタグラフを検出できる。
【特許文献１】特開２００２−１３９３０５（特願２０００−３３２８４１「パンタグラフ支障物検知方法及び装置」）
【特許文献２】特開平７−２７１９７９号（特願平６−５７９２４号「画像認識方法及びその装置」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した背景技術では、図１に示す全体図のように、パンタグラフ１に対してカメラ２が斜向きに設置される場合、パンタグラフ１の見え方（アスペクト）が、パンタグラフ１の高さ変化に伴って、図４のように画像上で幾何変化する。
これにより１つのパンタグラフモデルを使用したパタンマッチでは、パンタグラフの高さ変化に伴ってずれた位置を検出する問題がある。
この問題を解決するため、パンタグラフの見え方が同じになるよう投影変換し位置ずれを排除しているが、投影変換には処理時間がかかる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る画像処理によるパンタグラフ検出装置は、上下に移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にて前記パンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの上下移動に伴い前記パンタグラフの中心点が画像上で移動する直線軌跡を予め求めておき、入力画像から前記パンタグラフの中心点を求める際に、入力画像を直接認識して得られた前記パンタグラフの中心点を前記直線軌跡に乗るように補正することにより、前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする。
【０００５】
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る画像処理によるパンタグラフ検出装置は、移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にて前記パンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの移動に伴い前記パンタグラフの中心点が画像上で移動する直線軌跡を予め求めておき、入力画像から前記パンタグラフの中心点を求める際に、前記直線軌跡に沿って画像認識することにより、前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする。
【０００６】
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る画像処理によるパンタグラフ検出装置は、上下に移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にて前記パンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記パンタグラフの上下移動に伴う2つの前記認識対象点の画像上のそれぞれの直線軌跡を求め、これらの直線軌跡の交点を求め、前記交点と前記パンタグラフの中心点を結ぶ第三の直線を求め、入力画像からパンタグラフの中心点を求める際に、入力画像を直接認識して得られた前記パンタグラフの中心点を前記第三の直線に乗るように補正することにより、前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る画像処理によるパンタグラフ検出装置は、移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にてパンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記認識対象点をそれぞれ含む小領域を認識対象画像として登録するとともに、前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の関係を予め計算記憶し、前記パンタグラフの移動に伴う前記認識対象点に対するそれぞれの直線軌跡を予め計算し、入力画像より前記パンタグラフの位置を認識する際に、それぞれ前記直線軌跡に沿って前記小領域について画像認識を行うことにより、前記認識対象点の位置を求め、予め求めた前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点との位置関係にもとづいて、入力画像の前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る画像処理によるパンタグラフ検出装置は、上下に移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にてパンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記認識対象点をそれぞれ含む小領域を認識対象画像として登録するとともに、前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の関係を予め計算記憶し、入力画像を認識して前記パンタグラフの中心点を求め、予め計算した前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の位置関係に基づいた位置で前記小領域について画像認識を行うことにより、前記認識対象点を求め、求めた認識対象点の位置より前記パンタグラフの中心点を補正することを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決する本発明の請求項６に係る画像処理によるパンタグラフ検出装置は、上下に移動するパンタグラフに対してカメラが斜向きに設置され、前記カメラで撮影された画像を画像処理にてパンタグラフの位置を計測する装置において、前記パンタグラフの中心点と他の２つの認識対象点を予め設定し、前記認識対象点をそれぞれ含む小領域を認識対象画像として登録するとともに、前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の関係を予め計算記憶し、入力画像より前記パンタグラフの位置を認識する際に、前記小領域について画像認識を行うことにより、前記パ認識対象点を求め、予め計算した前記認識対象点と前記パンタグラフの中心点の位置関係に基づいた前記パンタグラフ中心点付近に制約して画像認識を行うことにより、前記パンタグラフの中心点を求めることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係るパンタグラフ検出装置では、上下移動するパンタグラフの中心が直線軌跡になる特徴を利用し、画像中のパンタグラフの中心が上下移動した２点からパタンマッチでずれるパンタグラフの中心を補正するので、パンタグラフの中心点を検出できる利点があり、２点から求めた単純な式によって、高速に中心を補正できる利点がある。
【００１１】
請求項２に係るパンタグラフ検出装置では、移動するパンタグラフの中心が直線軌跡になる特徴を利用し、画像中の直線軌跡付近に沿って小領域のパタンマッチを行い、パンタグラフの中心を求めており、１つの小領域を制約した探索範囲でパタンマッチするため、パンタグラフの中心が高速に得られる利点がある。
【００１２】
請求項３に係るパンタグラフ検出装置では、上下移動するパンタグラフが直線軌跡になる特徴を利用し、パタンマッチでずれるパンタグラフの位置を、パンタグラフの所定の５点で補正するものであり、５点から求めた単純な式によって、高速にパンタグラフ位置を補正できる利点がある。
【００１３】
請求項４に係るパンタグラフ検出装置では、移動するパンタグラフが画像上で直線軌跡になる特徴を利用し、パンタグラフの所定の５点からパンタグラフの位置を求めるものであり、２個の小領域を制約した探索範囲でパタンマッチするため、パンタグラフの位置が高速に得られる利点がある。
【００１４】
請求項５に係るパンタグラフ検出装置では、パンタグラフ上に特徴的な形状が存在することを利用し、パタンマッチでずれるパンタグラフの検出位置を特徴的な形状を包括する小領域のパタンマッチで補正するものであり、小領域でかつ探索範囲を制約したパタンマッチ結果で補正するため、高速に位置補正できる利点がある。
【００１５】
請求項６に係るパンタグラフ検出装置では、パンタグラフ上に特徴的な形状が存在することを利用し、パタンマッチでパンタグラフを検出後、点線枠のようにパンタグラフを包括するモデルのパタンマッチで再確認するものであり、パタンマッチで再確認するため、検出結果の信頼性が向上する利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、以下に示す実施例１〜６が最良の形態である。
【実施例１】
【００１７】
本発明の第一の実施例（２点からパンタグラフ中心補正）に係るパンタグラフ検出装置を図１に示す。
図１に示すように、パンタグラフ１に対してカメラ２が斜向きに設置され、カメラ２で撮影された画像はパンタグラフ検出装置３に取り込まれる。
【００１８】
パンタグラフ検出装置３は、上下移動するパンタグラフ１の中心が図２の１点鎖線Ｌに示すように、直線の軌跡になる特徴を利用し、画像中のパンタグラフ中心が上下移動した２点から、パタンマッチでずれるパンタグラフ中心座標を補正する画像処理を行うものである。
なお、パンタグラフ検出装置は、ハードウェア的に構成しても良いが、画像処理を実行するプログラムをコンピュータに読み込ませることによりソフトウェア的に構成しても良い。
パンタグラフ検出装置３による画像処理を図８に示すフローチャートに従って説明する。
【００１９】
先ず、図２の点線枠内のようにパンタグラフを包括する領域Ａをしてモデルマッチング用のモデルデータとして登録する（ステップＳ１）。
次に、図２のように、予め上下動した位置でのパンタグラフ１の中心点Ｐ1，Ｐ2を画面上で指示して登録し、装置内のプログラムで直線Ｌを求めておく（ステップＳ２）。
中心点Ｐ1は、上方に位置する際のパンタグラフ１の中心で、中心点Ｐ2は中心点Ｐlが下方へ位置する際の点である。中心点Ｐl，Ｐ2は精度上画像の上下の端に存在するのが望ましい。
以上のステップＳ１，Ｓ２を予め前処理しておく。
【００２０】
そして、カメラ２から画像が入力されるごと（ステップＳ３）、図２の点線枠のモデルと入力画像とのパタンマッチでパンタグラフの中心点（ｘ，ｙ）を検出し（ステップＳ４
）、図１４に示すように、求めたパンタグラフの中心点が直線Ｌに乗るようにｘを補正し
て（ｘ’，ｙ）を求める（ステップＳ６）。なお、パタンマッチが失敗したときは（ステ
ップＳ５）、ステップＳ３，Ｓ４を繰り返す。
以上のステップＳ３〜Ｓ６を、画像終了するまで（ステップＳ７）、画像入力ごと繰り返す。
【００２１】
このように説明したように、本実施例は、パンタグラフの中心を高速に位置補正できる利点がある。
即ち、カメラ２とパンタグラフ１が図１に示す全体図の様に斜めに設置される場合、従来の技術では、画像の画素の数だけ投影変換し、パンタグラフの上下移動による幾何変化を補正する必要があった。
しかし、本実施例は、パンタグラフ１の中心が上下移動した２点から求めた直線Ｌによって高速に位置補正できる利点がある。
【実施例２】
【００２２】
本実施例（２点上を小領域のパタンマッチで中心得る）は、図３に一点鎖腺Ｌで示すように、上下移動するパンタグラフ１の中心が、直線Ｌの軌跡になる特徴を利用し、画像中の直線Ｌ付近に沿って小領域のパタンマッチを行い、パンタグラフの中心を求めるものである。「小領域」とは、図３に示すように、直線Ｌを横に膨張させた斜線領域を言う。
【００２３】
本実施例に係る画像処理の詳細を図９のフローチャートに示す。
先ず、図３の様にパンタグラフ中心点Ｐcとその周辺の点線枠の小領域Ｂをモデルとして登録する（ステップＴ１）。
次に、図３の２点（Ｐ1，Ｐ2）を登録し、点Ｐ1とＰ2を結ぶ直線Ｌを求める（ステップＴ２）。
点Ｐlはパンタグラフが上方に位置する際のパンタグラフの中心で、点Ｐ2は点Ｐlが下方へ位置する際の点である。点Ｐl，Ｐ2は精度上画像の上下の端に存在するのが望ましい。
以上のステップＴ１，Ｔ２を予め前処理しておく。
そして、画像入力ごと（ステップＴ３）、図３の点線枠のモデルＢと入力画像とのパタンマッチでパンタグラフの中心点（ｘ，ｙ）を検出する（ステップＴ４）。
引き続き、求めたパンタグラフの中心点（ｘ，ｙ）が、直線Ｌに乗るようにｘを補正し
て（ｘ’，ｙ）を求める（ステップＴ６）。
なお、パタンマッチが失敗したときは（ステップＴ５）、ステップＴ３，Ｔ４を繰り返す。
以上のステップＴ３〜Ｔ６を画像終了するまで（ステップＴ７）、画像入力ごと繰り返す。
【００２４】
このように説明したように、本実施例は、高速にパンタグラフのの中心が得られる利点がある。
即ち、カメラ２とパンタグラフ１が図１に示す全体図の位置関係にある場合で、図２の点線枠内のようにパンタグラフモデルを登録する場合、直線Ｌのパタンマッチがずれる問題がある。
これに対し、本実施例は、１つの小領域を制約した探索範囲でパタンマッチするため、パンタグラフの中心が高速に得られる利点がある。
更に、本実施例は、図３に示すように、直線Ｌを横に膨張させた斜線で示す小領域を探索範囲としてパタンマッチさせるので、マッチングはパンタグラフの水平方向のずれを許容するので、パンタグラフの水平移動に対応する。
【実施例３】
【００２５】
本実施例（５点からパンタグラフ位置補正）は、図４の１点破線に示すように、上下移動するパンタグラフが、直線の軌跡になる特徴を利用し、パンタグラフの所定の５点から、パタンマッチでずれるパンタグラフの位置を補正するものである。
【００２６】
本実施例に係る画像処理の詳細を図１０のフローチャートに示す。
先ず、図４の点線枠のようにパンタグラフを包括する領域をモデルＡとして登録する（ステップＵ１）。
次に、図４の５点（Ｐl，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4，Ｐ5）を登録する（ステップＵ２）。ここで、点Ｐ1，Ｐ4を結ぶ直線Ｌ1、点Ｐ2，Ｐ3を結ぶ直線Ｌ2をそれぞれ求め、これらの直線Ｌ1，Ｌ2の交点Ｐ6と点Ｐ5を結ぶ直線Ｌ3（ａｘ＋ｂｙ＋ｃ＝０）を求める。また、（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4）［pix]の座標における実際の座標（Ｗ1、Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4）［mm］を取得し、式（１）の行列Ｍを求める。
点Ｐl，Ｐ2はパンタグラフが上方に位置する際のパンタグラフ上の点で、点Ｐ3，Ｐ4は点Ｐ1，Ｐ2が下方へ移動した点である。点Ｐ5はパンタグラフの中心である。点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4は精度上画像の４隅に存在するのが望ましく、点Ｐ5は下方に存在するのが望ましい。
以上のステップＵ１，Ｕ２を予め前処理しておく。
【００２７】
【数１】
2005121406.tif 000003
【００２８】
そして画像入力ごと（ステップＵ３）、図４の点線枠のモデルと入力画像とのパタンマッチでパンタグラフの中心点（ｘ，ｙ）を検出し（ステップＵ４）、この中心点のｙ座標と直線Ｌ3で補正後のｘ’を求め、式（１）と（ｘ’，ｙ）でパンタグラフの中心点［mm
］座標を求める（ステップＵ６）。なお、パタンマッチが失敗したときは（ステップＵ５）、ステップＵ３，Ｕ４を繰り返す。
以上のステップＵ３〜Ｕ６を画像終了まで（ステップＵ７）、画像入力ごと繰り返す。
【００２９】
このように説明したように、本実施例は、高速に位置を補正できる利点がある。
即ち、カメラ２とパンタグラフ１が図１に示す全体図の位置関係にある場合、従来の技術では、画像の画素の数だけ投影変換し、パンタグラフの幾何変化によるずれを補正する必要がある。
本実施例は所定の５点から求めた単純な式を使用して、高速に位置補正できる利点がある。
【実施例４】
【００３０】
本実施例（５点と小領域のパタンマッチで位置取得）は、図５の直線Ｌ1，Ｌ2に示すように、上下移動するパンタグラフ１が、画像上で直線軌跡になる特徴を利用し、パンタグラフ１の所定の５点から、パンタグラフの位置を求めるものである。
【００３１】
本実施例に係る画像処理の詳細を図１１のフローチャートに示す。
先ず、図５のようにパンタグラフ中心点Ｐcと、パンタグラフ上の特徴点ＰL，ＰRと、その近傍の小領域を点線枠に示すように登録する（ステップＶ１）。
また、パンタグラフ中心点Ｐcから特徴点ＰL，ＰRへの相対位置ＶL＝Ｐc−ＰL，ＶR＝ＰR−Ｐcを求める。更に、４点（Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4）を登録する（ステップＶ２）。また、（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4）［pix]の座標における実際の座標（Ｗ1、Ｗ2，Ｗ3，Ｗ4）［mm］を取得し、式（１）の行列Ｍを求める。ここで、点Ｐlと点Ｐ4を結ぶ直線Ｌ1へを求め、点Ｐ2と点Ｐ3を結ぶ直線Ｌ2を求める。
点Ｐl，Ｐ2はパンタグラフ上の特徴点ＰL，ＰRが上方に位置する際の点で、点Ｐ3，Ｐ4は点ＰL，ＰRが下方へ移動した点である。点Ｐl，Ｐ2，Ｐ3，Ｐ4は精度上画像の４隅に存在するのが望ましい。
以上のステップＶ１，Ｖ２を予め前処理しておく。
【００３２】
そして、画像入力ごと（ステップＶ３）、直線Ｌ1，Ｌ2付近に沿って探索範囲を制約して小領域と入力画像とのパタンマッチし、図７のように点Ｐ’FL，Ｐ’FRを得る。点Ｐ’FLとＰ’FRを結ぶ直線上で｜ＶL｜：｜ＶR｜の比に内分する点をパンタグラフ中心点Ｐ’FCとして検出結果とする（ステップＶ４）。式（１）とＰ’FC＝（ｘ，ｙ）でパンタグラフの中心点［mm］座標を求める。なお、パタンマッチが失敗したときは（ステップＶ
５）、ステップＶ３，Ｖ４を繰り返す。
以上のステップＶ３〜Ｖ５を画像終了まで（ステップＶ７）、画像入力ごと繰り返す。
【００３３】
このように説明したように本実施例は、高速にパンタグラフの位置が得られる利点がある。
即ち、カメラ２とパンタグラフ１が図１全体図の位置関係にある場合で、図４の点線枠のようにパンタグラフモデルを登録する場合、パンタグラフの上下移動に伴ってパタンマッチがずれる問題がある。
本実施例は、直線Ｌ1，Ｌ2上に探索範囲を制約した小領域のパタンマッチよりパンタグラフの位置を得るため、処理が高速で位置がずれない利点がある。
更に、本実施例は、直線Ｌ1，Ｌ2を横に膨張させた小領域を探索範囲としてパタンマッチさせるので、マッチングはパンタグラフの水平方向のずれを許容するので、パンタグラフの水平移動に対応する。
【実施例５】
【００３４】
本実施例（２つの小領域のパタンマッチでパンタグラフ位置を補正）は、図６の矩形の小領域１，２で示すようにパンタグラフ上に特徴的な形状が存在することを利用し、図６に示す点線枠モデルの単純なパタンマッチでずれるパンタグラフの検出位置を、特徴的な形状を包括する小領域のパタンマッチで補正するものである。
【００３５】
本実施例に係る画像処理の詳細を図１２のフローチャートに示す。
先ず、図６の点線枠のようにパンタグラフを包括する領域をモデルＡとして登録し、パンタグラフの中心点ＰCを登録する（ステップＸ１）。
次に、パンタグラフ上の特徴点ＰL，ＰRを登録し、ＰL，ＰRの近傍領域を実線枠で示すように小領域１，小領域２として登録する（ステップＸ２）。ここで、パンタグラフの中心点ＰCから特徴点ＰL，ＰRへの相対位置ＶL＝ＰC−ＰL，ＶR＝ＰR−ＰCを求める。図６ではパンタグラフ舟体端を特徴点としているがホーンの端点等を特徴点に設定しても良い。
以上のステップＸ１，Ｘ２を予め前処理しておく。
【００３６】
そして、画像入力ごと（ステップＸ３）、入力画像とパンタグラフを包括するモデルＡとのパタンマッチで、図７のようにパンタグラフ中心からずれた位置ＰFCを検出する（ステップＸ４）。なお、パタンマッチが失敗したときは（ステップＸ５）、ステップＸ３，Ｘ４を繰り返す。
更に、ＰFCからＶL，ＶRへ移動した相対位置ＰFL，ＰPR付近へ探索範囲を制約して２領域のパタンマッチを行い、点Ｐ’ FL，Ｐ’ PRを得る（ステップＸ６）。
点Ｐ’ FL，Ｐ’ PRを結ぶ直線上で｜ＶL｜：｜ＶR｜の比に内分する点をパンタグラフ中心点Ｐ’FCとして補正する（ステップＸ８）。
２領域のパタンマッチに失敗した場合は、位置ＰFC，ＰPL，ＰFRをパンタグラフの位置とする（ステップＸ９）。
以上のステップＸ３〜Ｘ８を画像終了まで、画像入力ごと繰り返す。
【００３７】
このように説明したように、本実施例の第１利点として、高速に位置補正できる利点がある。
即ち、従来の技術では、画像の画素の数だけ投影変換しパンタグラフの幾何変化によるずれを補正する必要があった。
これに対し、本実施例では小領域でかつ探索範囲を制約したパタンマッチ結果で補正するため、高速に位置補正できる利点がある。
第２の利点として、前述の実施例１、実施例３では、パンタグラフが水平方向へ移動する場合に対応できないが、本実施例はパンタグラフが水平方向へ移動しても位置補正できる利点がある。
【実施例６】
【００３８】
本実施例（２つの小領域のパタンマッチ後、再確認）は、図６の矩形の小領域１，２で示すようにパンタグラフ上に特徴的な形状が存在することを利用し、図６実線枠の小領域のパタンマッチて特徴点を検出後、点線枠で示すようにパンタグラフを包括するモデルＡのパタンマッチにより再確認するものである。
【００３９】
本実施例に係る画像処理の詳細を図１２のフローチャートに示す。
先ず、図６の点線枠のようにパンタグラフを包括する領域をモデルＡとして登録し、パンタグラフの中心点ＰCを登録する（ステップＹ１）。
次に、パンタグラフ上の特徴点ＰL，ＰRを登録し、ＰL，ＰRの近傍小領域を実線枠で示すように小領域１，小領域２として登録する（ステップＹ２）。ここで、パンタグラフの中心点Ｐcから特徴点ＰL，ＰRへの相対位置ＶL＝Ｐc−ＰL、ＶR＝ＰR−ＰCを求める。
図６ではパンタグラフ舟体端を特徴点としているがホーンの端点等を特徴点に設定しても良い。
以上のステップＹ１，Ｙ２を予め前処理しておく。
【００４０】
そして、画像入力ごと（ステップＹ３）、入力画像と小領域１，２とのパタンマッチで、図７のように特徴点Ｐ’FL，Ｐ’PRを得る（ステップＹ４）。なお、パタンマッチが失敗したときは（ステップＹ５）、ステップＹ３，Ｙ４を繰り返す。
引き続き、特徴点Ｐ’FLとＰ’PRを結ぶ直線上で｜ＶL｜：｜ＶR｜の比に内分する点Ｐ’FC付近へ探索範囲を制約し、パンタグラフを包括するモデルＡでパタンマッチングさせて点Ｐ’FCを求める（ステップＹ５）。
また、特徴点Ｐ’ FLとＰ’FRがそれぞれ複数個得られた場合は、複数個の組み合わせごとパンタグラフを包括するモデルでパタンマッチングを行い（ステップＹ６）。なお、パタンマッチが失敗したときは（ステップＹ７）、ステップＹ３〜Ｙ６を繰り返す。
以上のステップＹ３〜Ｙ７を画像終了まで、画像入力ごと繰り返す。
【００４１】
このように説明したように、本実施例は、パンタグラフ全体を包括するモデルでパタンマッチを行い検出結果を再確認するため、検出結果の信頼性が向上する利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明により検出されたパンタグラフの位置は、規定の位置に在るかどうかで設備保全に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例に係るパンタグラフ検出装置の装置全体図である。
【図２】画面上でのパンタグラフ中心点の直線軌跡とパンタグラフを包括する領域Ａを示す説明図である。
【図３】画面上でのパンタグラフ中心点の直線軌跡と該直線領域に沿った小領域を示す説明図である。
【図４】画面上でのパンタグラフの５点とそれらを結ぶ直線とパンタグラフを包括する領域Ａを示す説明図である。
【図５】画面上でのパンタグラフの５点と二つの特徴点を包括する小領域を示す説明図である。
【図６】画面上でのパンタグラフを包括する領域と二つの特徴点を包括する小領域１，２を示す説明図である。
【図７】画面上でのパンタグラフの中心点と二つの特徴点との相対関係を示す説明図である。
【図８】本発明の実施例１に係るパンタグラフ検出装置による画像処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施例２に係るパンタグラフ検出装置による画像処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例３に係るパンタグラフ検出装置による画像処理を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施例４に係るパンタグラフ検出装置による画像処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施例５に係るパンタグラフ検出装置による画像処理を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例６に係るパンタグラフ検出装置による画像処理を示すフローチャートである。
【図１４】パンタグラフの中心点の補正を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  パンタグラフ
２  カメラ
３  パンタグラフ検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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